JP2016130545A - Insulation bearing - Google Patents

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Manabu Yamada
学 山田
直純 仲田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation bearing that hardly causes creeping discharge and has high-reliability under a high-voltage environment.SOLUTION: In the insulation bearing in which an insulation layer (4) is formed in at least one of an outer ring (2) and an inner ring, at least one of the outer ring (2) and the inner ring includes a step part (10). In the insulation bearing, the insulation layer (4) is formed at whole surface of the step part (10).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、一般産業用電気モータ、電車・電気自動車・ハイブリッドカー等に搭載される車両用電気モータ、発電機、風車用増速機等に用いられる軸受のように、軸受に電圧がかかり、軸受の内部に電流が流れる可能性のある環境で用いられる絶縁軸受に関する。   The present invention applies a voltage to the bearing, such as a bearing used in a general industrial electric motor, an electric motor for a vehicle mounted on a train / electric vehicle / hybrid car, etc., a generator, a speed increaser for a windmill, etc. The present invention relates to an insulated bearing used in an environment in which a current may flow inside the bearing.

一般に、軸受の内部に電流が流れると、たとえわずかな電流であっても電食が生じ、軸受の寿命が著しく短くなることが知られている。そこで、一般産業用電気モータ、電車・電気自動車・ハイブリッドカー等に搭載される車両用電気モータ、発電機、風車用増速機等に用いる軸受のように、軸受内部に電流が流れる可能性のある環境で用いられる軸受には、内輪又は外輪の少なくとも一方に絶縁層を形成し、電流が流れるのを防止することが従来から行われてきている。   In general, it is known that when a current flows in the bearing, electrolytic corrosion occurs even if the current is small, and the life of the bearing is significantly shortened. Therefore, there is a possibility that a current flows inside the bearing, such as a bearing used for a general industrial electric motor, an electric motor for a vehicle mounted on a train / electric car / hybrid car, a generator, a speed increaser for a windmill, etc. Conventionally, a bearing used in a certain environment has been formed by forming an insulating layer on at least one of an inner ring and an outer ring to prevent current from flowing.

その一例として、特許文献1及び2には、図5に示すような絶縁軸受50が記載されている。図5において、1は内輪、2は外輪、3は転動体であるボール、5は保持器、6は転走面であり、当該転走面6と接するようにボール3が配置されている。外輪2には、外周面12及び軸方向端面13にセラミックからなる絶縁層4が形成され、当該絶縁層4を介して、外輪2と電気モータのステータ等に固着されたハウジング40とが接している。このような構成により、図5に記載された絶縁軸受50は、外輪2とハウジング40とを絶縁し、軸受内部に電流が流れるのを防止している。   As an example, Patent Documents 1 and 2 describe an insulating bearing 50 as shown in FIG. In FIG. 5, 1 is an inner ring, 2 is an outer ring, 3 is a ball that is a rolling element, 5 is a cage, 6 is a rolling surface, and the ball 3 is disposed so as to contact the rolling surface 6. The outer ring 2 is formed with an insulating layer 4 made of ceramic on the outer peripheral surface 12 and the axial end surface 13, and the outer ring 2 is in contact with the housing 40 fixed to the stator or the like of the electric motor via the insulating layer 4. Yes. With such a configuration, the insulated bearing 50 shown in FIG. 5 insulates the outer ring 2 and the housing 40 from each other and prevents current from flowing inside the bearing.

また、特許文献3には、図6に示すような絶縁軸受60が記載されている。図6において、1は内輪、2は外輪、3は転動体であるボール、6は転走面であり、当該転走面6と接するようにボール3が配置されている。外輪2における内周面11と軸方向端面13との間には、段部9が設けられている。当該段部9は、軸方向と平行な面14及び径方向と平行な面15から構成されている。
そして、外輪2における外周面12、軸方向端面13、及び段部9の軸方向と平行な面14に、硬質ゴムからなる絶縁層4が形成され、当該絶縁層4を介して、外輪2とハウジング40とが接している。
このような構成により、図6に記載された絶縁軸受60は、特許文献1及び2に記載のものと同様に軸受内部に電流が流れるのを防止するとともに、段部9の軸方向と平行な面14に絶縁層4を形成することにより、絶縁層4が剥離するのを防止している。
Patent Document 3 describes an insulating bearing 60 as shown in FIG. In FIG. 6, 1 is an inner ring, 2 is an outer ring, 3 is a ball that is a rolling element, 6 is a rolling surface, and the ball 3 is disposed so as to be in contact with the rolling surface 6. A step portion 9 is provided between the inner peripheral surface 11 and the axial end surface 13 of the outer ring 2. The step portion 9 includes a surface 14 parallel to the axial direction and a surface 15 parallel to the radial direction.
An insulating layer 4 made of hard rubber is formed on the outer circumferential surface 12 of the outer ring 2, the axial end surface 13, and the surface 14 parallel to the axial direction of the stepped portion 9, and the outer ring 2 is connected to the outer ring 2 via the insulating layer 4. The housing 40 is in contact.
With such a configuration, the insulated bearing 60 described in FIG. 6 prevents the current from flowing inside the bearing as in the patent documents 1 and 2, and is parallel to the axial direction of the stepped portion 9. By forming the insulating layer 4 on the surface 14, the insulating layer 4 is prevented from peeling off.

特開平1−182621号公報JP-A-1-182621 特開2004−144184号公報JP 2004-144184 A 実開昭64−38320号公報のマイクロフィルムMicrofilm disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 64-38320

近年、電気モータや発電機等の電気機器で使用される電圧が高くなるにつれ、上に述べたような従来の絶縁軸受では、絶縁層を厚くしても、必ずしも十分な絶縁効果が得られない場合があることが分かってきた。そこで、これについて詳しく調査したところ、高電圧がかかる状況下では、軸受に形成された絶縁層の表面に沿面放電が起こり、それにより軸受の内部に電流が流れてしまうことが判明した。   In recent years, as the voltage used in electric devices such as electric motors and generators increases, conventional insulating bearings as described above do not always provide a sufficient insulating effect even if the insulating layer is thickened. I know that there are cases. As a result of a detailed investigation, it has been found that creeping discharge occurs on the surface of the insulating layer formed on the bearing under high voltage conditions, thereby causing current to flow inside the bearing.

すなわち、図5を用いて説明すると、絶縁軸受50とハウジング40との間に高い電位差が生じた場合に、外輪2に形成された絶縁層4の表面に沿面放電が生じ、外輪2における絶縁層4が形成されていない部分8とハウジング40との間に電流が流れることが分かった。軸受内部に電流が流れると軸受は急速に劣化するため、図5に記載された絶縁軸受は、高電圧環境下で使用される場合に、著しく寿命が短くなるおそれがあるという問題点があった。   That is, with reference to FIG. 5, when a high potential difference occurs between the insulating bearing 50 and the housing 40, creeping discharge occurs on the surface of the insulating layer 4 formed on the outer ring 2, and the insulating layer in the outer ring 2. It has been found that a current flows between the portion 8 where 4 is not formed and the housing 40. Since the bearing deteriorates rapidly when a current flows inside the bearing, the insulation bearing described in FIG. 5 has a problem that the life may be remarkably shortened when used in a high voltage environment. .

また、図6に記載された絶縁軸受60も、絶縁層4をはがれにくくするために、段部9における軸方向と平行な面14に絶縁層4が形成されているにすぎない。そのため、当該絶縁軸受60とハウジング40との間に高い電位差が生じた場合には、絶縁層4が形成されていない径方向と平行な面15と、ハウジング40との間の絶縁層4の表面に沿面放電が発生する。したがって、図6に記載された絶縁軸受も、図5のものと同様に、高電圧環境下で使用される場合に、著しく寿命が短くなるおそれがあるという問題点があった。   In addition, the insulating bearing 60 described in FIG. 6 also has only the insulating layer 4 formed on the surface 14 parallel to the axial direction of the stepped portion 9 in order to make it difficult to peel off the insulating layer 4. Therefore, when a high potential difference is generated between the insulating bearing 60 and the housing 40, the surface 15 of the insulating layer 4 between the surface 15 parallel to the radial direction where the insulating layer 4 is not formed and the housing 40. Creeping discharge occurs in the area. Therefore, the insulating bearing described in FIG. 6 also has a problem that the life may be remarkably shortened when used in a high voltage environment as in FIG.

そこで、本発明は、上述した従来の絶縁軸受が有する問題点に着目してなされたものであり、高電圧がかかる環境下で使用しても、絶縁層に沿面放電が起こりにくく、長寿命の絶縁軸受を提供することを課題とするものである。   Therefore, the present invention has been made paying attention to the problems of the conventional insulation bearing described above, and even when used in an environment where a high voltage is applied, creeping discharge hardly occurs in the insulation layer, and the long life is achieved. An object of the present invention is to provide an insulated bearing.

本発明に係る上記の課題は、下記の構成により解決される。
(1)外輪の外周面及び前記外輪の軸方向端面、又は内輪の内周面及び前記内輪の軸方向端面の少なくとも一方に絶縁層が形成された絶縁軸受において、前記外輪の内周面と前記外輪の軸方向端面との間、又は前記内輪の外周面と前記内輪の軸方向端面との間の少なくとも一方に、2以上の面から構成される段部を備え、前記段部の全面に前記絶縁層が形成されていることを特徴とする絶縁軸受。
(2)前記段部の総長さが1mm以上であることを特徴とする上記(1)に記載の絶縁軸受。
(3)前記段部は、軸方向と平行な面、及び径方向に対して角度θ(0度≦θ≦45度)だけ傾斜した面から構成されることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の絶縁軸受。
(4)前記絶縁層は、溶射により形成されたセラミック層であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1に記載の絶縁軸受。
The above-described problem according to the present invention is solved by the following configuration.
(1) In an insulating bearing in which an insulating layer is formed on at least one of the outer peripheral surface of the outer ring and the axial end surface of the outer ring, or the inner peripheral surface of the inner ring and the axial end surface of the inner ring, the inner peripheral surface of the outer ring and the inner ring At least one of the outer ring axial end surface or the inner ring outer peripheral surface and the inner ring axial end surface is provided with a step portion composed of two or more surfaces, and the entire step portion An insulating bearing, wherein an insulating layer is formed.
(2) The insulated bearing according to (1), wherein a total length of the stepped portions is 1 mm or more.
(3) The step (1) or (1) is characterized in that the step portion is constituted by a plane parallel to the axial direction and a plane inclined by an angle θ (0 ° ≦ θ ≦ 45 °) with respect to the radial direction. The insulated bearing as described in (2).
(4) The insulating bearing according to any one of (1) to (3), wherein the insulating layer is a ceramic layer formed by thermal spraying.

上記(1)の絶縁軸受は、外輪の内周面と前記外輪の軸方向端面との間、又は前記内輪の外周面と前記内輪の軸方向端面との間の少なくとも一方に、2以上の面から構成される段部を備え、前記段部の全面に前記絶縁層が形成されている。
そのため、当該絶縁軸受は、外輪又は内輪における絶縁層が形成されていない部分から、軸受に接続される外部部材(ハウジング、回転軸等)までの絶縁層の表面に沿った長さ、すなわち沿面距離が長くなるため、絶縁層表面に沿面放電が起こりにくくなり、沿面放電に由来する電流により軸受の寿命が短縮するのを防止することができる。
したがって、上記(1)の絶縁軸受は、高電圧がかかる環境下においても信頼性が高く長寿命であるという効果を奏する。
The insulating bearing of the above (1) has two or more surfaces between at least one of an inner peripheral surface of an outer ring and an axial end surface of the outer ring or between an outer peripheral surface of the inner ring and an axial end surface of the inner ring. The insulating layer is formed on the entire surface of the step portion.
Therefore, the insulating bearing has a length along the surface of the insulating layer from the portion of the outer ring or inner ring where the insulating layer is not formed to the external member (housing, rotating shaft, etc.) connected to the bearing, that is, the creepage distance. Therefore, creeping discharge hardly occurs on the surface of the insulating layer, and the life of the bearing can be prevented from being shortened by a current derived from the creeping discharge.
Therefore, the insulated bearing of the above (1) has an effect of being highly reliable and having a long life even in an environment where a high voltage is applied.

また、上記(2)の絶縁軸受は、前記段部の総長さが1mm以上であるので、前記段部における沿面放電を有効に抑制することができ、外輪又は内輪の厚さが薄い軸受であっても、高電圧がかかる環境下において信頼性が高く長寿命であるという効果を奏する。
また、上記(3)の絶縁軸受は、軸方向と平行な面、及び径方向に対して角度θ(0度≦θ≦45度)だけ傾斜した面から構成されているので、絶縁層の沿面距離が長くなるとともに、角部が鋭角とならず、角部での応力や電界の集中を防止することができる。したがって、上記(3)の絶縁軸受は、高電圧がかかる環境下において、より信頼性が高く長寿命であるという効果を奏する。
さらに、上記(4)の絶縁軸受は、絶縁層が溶射により形成されたセラミック層であるため、軸受のサイズや形状を問わず、高品質な絶縁層を効率よく形成することができるという効果を奏する。
In addition, since the total length of the stepped portion is 1 mm or more, the insulated bearing of (2) can effectively suppress creeping discharge in the stepped portion, and the outer ring or the inner ring is thin. However, there is an effect that it is highly reliable and has a long life in an environment where a high voltage is applied.
In addition, the insulating bearing of the above (3) is composed of a surface parallel to the axial direction and a surface inclined by an angle θ (0 ° ≦ θ ≦ 45 °) with respect to the radial direction. As the distance increases, the corners do not become acute, and stress and electric field concentration at the corners can be prevented. Therefore, the insulated bearing (3) has an effect that it is more reliable and has a long life under an environment where a high voltage is applied.
Furthermore, since the insulating bearing of the above (4) is a ceramic layer in which the insulating layer is formed by thermal spraying, it is possible to efficiently form a high-quality insulating layer regardless of the size and shape of the bearing. Play.

以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。   The present invention has been briefly described above. Further, details of the present invention will be further clarified by reading a form for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings.

本発明の第1の実施形態に係る絶縁軸受の外輪を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outer ring | wheel of the insulated bearing which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1の絶縁軸受における段部付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step part vicinity in the insulated bearing of FIG. 段部の総長さと沿面放電電圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the total length of a step part, and a creeping discharge voltage. 本発明の第2の実施形態に係る絶縁軸受の内輪を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the inner ring | wheel of the insulated bearing which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の絶縁軸受を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional insulated bearing. 他の従来の絶縁軸受を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another conventional insulated bearing.

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁軸受100の外輪2を示す断面図である。ここにおいて、従来例と同じ部分には同じ符号を付している。
図1を参照して、外輪2は、転走面6、内周面11、外周面12、軸方向端面13を有し、転走面6と接するように図示しない転動体(ボール)が配置される。また、4は、外輪2の表面に形成された絶縁層であり、当該絶縁層4については後に詳しく述べる。外輪2の外周面12は、絶縁層4を介して、電気モータのステータ等に固着されたハウジング40と接している。
そして、本実施形態に係る絶縁軸受100は、外輪2における内周面11と軸方向端面13との間に、段部10を備えている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outer ring 2 of an insulated bearing 100 according to the first embodiment of the present invention. Here, the same reference numerals are given to the same portions as those in the conventional example.
Referring to FIG. 1, outer ring 2 has rolling surface 6, inner peripheral surface 11, outer peripheral surface 12, and axial end surface 13, and a rolling element (ball) (not shown) is disposed so as to be in contact with rolling surface 6. Is done. Reference numeral 4 denotes an insulating layer formed on the surface of the outer ring 2. The insulating layer 4 will be described in detail later. The outer peripheral surface 12 of the outer ring 2 is in contact with the housing 40 fixed to the stator or the like of the electric motor via the insulating layer 4.
The insulated bearing 100 according to this embodiment includes a step portion 10 between the inner peripheral surface 11 and the axial end surface 13 of the outer ring 2.

図2は、図1における丸で囲った部分、すなわち、段部10付近の部分を拡大した図である。ここにおいて、破線は、段部10が設けられていない従来の絶縁軸受の外輪を示したものである。図2に示すように、段部10は、外輪2の内周面11と軸方向端面13との間に設けられ、第1の面16及び第2の面17から構成されている。第1の面16は、軸方向端面13と交わる第1の角部18から第2の面17と交わる第2の角部19に至る面であり、軸方向と略平行である。また、第2の面17は、第2の角部19から内周面11と交わる第3の角部20に至る面であり、径方向に対して角度θだけ傾斜している。
本実施形態においては、第1の角部18にR面取りが行われているが、第2の角部19又は第3の角部20についても適宜R面取りを行ってもよい。また、R面取りに替えて、C面取り等の他の面取りを採用すること、又は面取りを省略することも可能であるが、角部における電界の集中を防止する観点から、R面取りを行うことが好ましい。
FIG. 2 is an enlarged view of a circled portion in FIG. 1, that is, a portion near the stepped portion 10. Here, a broken line shows the outer ring | wheel of the conventional insulated bearing in which the step part 10 is not provided. As shown in FIG. 2, the stepped portion 10 is provided between the inner peripheral surface 11 and the axial end surface 13 of the outer ring 2, and includes a first surface 16 and a second surface 17. The first surface 16 is a surface that extends from the first corner 18 that intersects the axial end surface 13 to the second corner 19 that intersects the second surface 17, and is substantially parallel to the axial direction. The second surface 17 is a surface from the second corner portion 19 to the third corner portion 20 that intersects the inner peripheral surface 11 and is inclined by an angle θ with respect to the radial direction.
In the present embodiment, R chamfering is performed on the first corner 18, but R chamfering may be appropriately performed on the second corner 19 or the third corner 20. It is also possible to adopt other chamfering such as C chamfering instead of R chamfering, or to omit chamfering, but R chamfering may be performed from the viewpoint of preventing electric field concentration at the corners. preferable.

そして、本実施形態においては、外輪2の外周面12及び軸方向端面13に加え、段部10の全面、すなわち、第1の面16及び第2の面17に、絶縁層4が形成されている。絶縁層4は、絶縁性のセラミックであり、外輪2の表面に溶射により形成されている。
このように、本実施形態は、外輪2の内周面11と軸方向端面13との間に段部10を備え、当該段部10の全面に絶縁層4が形成されているため、絶縁層4の終端部である第3の角部20から、外輪2が接するハウジング40までの絶縁層4の表面に沿った長さ、すなわち沿面距離が、段部10を備えない従来の絶縁軸受と比較して長くなっている。
In this embodiment, in addition to the outer peripheral surface 12 and the axial end surface 13 of the outer ring 2, the insulating layer 4 is formed on the entire surface of the stepped portion 10, that is, the first surface 16 and the second surface 17. Yes. The insulating layer 4 is an insulating ceramic, and is formed on the surface of the outer ring 2 by thermal spraying.
As described above, the present embodiment includes the step portion 10 between the inner peripheral surface 11 and the axial end surface 13 of the outer ring 2, and the insulating layer 4 is formed on the entire surface of the step portion 10. 4, the length along the surface of the insulating layer 4 from the third corner portion 20, which is the terminal end portion 4, to the housing 40 in contact with the outer ring 2, that is, the creeping distance is compared with a conventional insulating bearing that does not include the step portion 10 It is getting longer.

すなわち、図2において、角部のRや絶縁層4の厚さに起因する誤差を無視すると、絶縁層4の終端部から第1の角部18までの部分の絶縁層4の沿面距離は、破線で示す従来の段部を備えない絶縁軸受では概略cであるのに対して、実線で示す本実施形態に係る絶縁軸受では概略a+bである。一方、第1の角部18からハウジング40までの部分の絶縁層4の沿面距離は、従来のものも本実施形態に係る絶縁軸受も同じである。
したがって、絶縁層4の終端部からハウジング40までの絶縁層4の沿面距離は、本実施形態に係る絶縁軸受の方が、従来のものよりも概略a+b−cだけ長くなっていることが明らかである。
That is, in FIG. 2, ignoring errors due to the corner R and the thickness of the insulating layer 4, the creeping distance of the insulating layer 4 from the terminal end of the insulating layer 4 to the first corner 18 is In contrast to the conventional insulated bearing that does not include the stepped portion indicated by the broken line, the outline is c, whereas in the insulated bearing according to the present embodiment indicated by the solid line, the outline is a + b. On the other hand, the creeping distance of the insulating layer 4 in the portion from the first corner 18 to the housing 40 is the same for the conventional and the insulating bearing according to the present embodiment.
Therefore, it is clear that the creeping distance of the insulating layer 4 from the terminal portion of the insulating layer 4 to the housing 40 is longer by about a + bc in the insulating bearing according to the present embodiment than in the conventional one. is there.

一般に、2つの電極が絶縁体を介して離間している場合において、当該絶縁体表面に生ずる沿面放電は、両電極間の絶縁体の沿面距離が長いほど起こりにくくなる。これを外輪に絶縁層が形成された軸受に当てはめると、外輪における絶縁層が形成されていない部分と外輪に接するハウジングとが両電極として作用するから、絶縁層の終端部とハウジングとの間の絶縁層の沿面距離が長いほど、沿面放電が起こりにくくなる。
そして、上に述べたとおり、本実施形態に係る絶縁軸受は、絶縁層4の終端部とハウジング40との間の絶縁層4の沿面距離が従来のものよりも長くなっているから、従来のものと比較して、絶縁層4の表面に沿面放電が起こりにくい。
In general, when two electrodes are separated via an insulator, creeping discharge generated on the surface of the insulator is less likely to occur as the creepage distance of the insulator between the two electrodes is longer. When this is applied to a bearing having an outer ring formed with an insulating layer, the portion of the outer ring where the insulating layer is not formed and the housing in contact with the outer ring act as both electrodes. As the creepage distance of the insulating layer is longer, creeping discharge is less likely to occur.
As described above, the insulating bearing according to the present embodiment has a creeping distance of the insulating layer 4 between the terminal portion of the insulating layer 4 and the housing 40 that is longer than the conventional one. Compared with that, creeping discharge hardly occurs on the surface of the insulating layer 4.

なお、図6に示す従来の絶縁軸受60は、絶縁層4の剥離を防止するという本発明と全く異なる課題を解決するためのものではあるが、本実施形態の段部10に類似する段部9が形成されている。しかしながら、図6の絶縁軸受60は、当該段部9における軸方向と平行な面14にのみ絶縁層4が形成され、径方向と平行な面15には、絶縁層4が形成されていない。すなわち、当該絶縁軸受60は、段部9において、概略図2のbに相当する長さ分だけ絶縁層4が形成されているにすぎない。   The conventional insulating bearing 60 shown in FIG. 6 is intended to solve a problem completely different from the present invention of preventing the peeling of the insulating layer 4, but a step portion similar to the step portion 10 of the present embodiment. 9 is formed. However, in the insulating bearing 60 of FIG. 6, the insulating layer 4 is formed only on the surface 14 parallel to the axial direction of the stepped portion 9, and the insulating layer 4 is not formed on the surface 15 parallel to the radial direction. That is, in the insulating bearing 60, the insulating layer 4 is merely formed in the step portion 9 by a length corresponding to the length b shown in FIG.

一方、本実施形態に係る絶縁軸受100は、段部10の全面に絶縁層4が形成されている。したがって、本実施形態に係る絶縁軸受100の段部10における絶縁層4が形成された部分の長さは、概略a+bであるから、本実施形態に係る絶縁軸受100は、図6の絶縁軸受60と比較して、絶縁層4の終端部とハウジング40までの絶縁層4の沿面距離が概略a(=a+b−b)だけ長い。
したがって、その分だけ、本実施形態に係る絶縁軸受100は、図6に記載されたものよりも沿面放電が起こりにくくなっていることが明らかである。このように、本実施形態は、図6に記載されたものと比較しても、沿面放電の防止という点で顕著な効果を奏するものである。
On the other hand, in the insulating bearing 100 according to the present embodiment, the insulating layer 4 is formed on the entire surface of the step portion 10. Therefore, since the length of the portion where the insulating layer 4 is formed in the step portion 10 of the insulated bearing 100 according to the present embodiment is approximately a + b, the insulated bearing 100 according to the present embodiment is the insulated bearing 60 of FIG. In comparison with the above, the creeping distance of the insulating layer 4 to the end portion of the insulating layer 4 and the housing 40 is approximately a (= a + b−b).
Therefore, it is obvious that the creeping discharge is less likely to occur in the insulated bearing 100 according to the present embodiment than that described in FIG. Thus, the present embodiment has a remarkable effect in terms of preventing creeping discharge even when compared with that described in FIG.

このように、本実施形態に係る絶縁軸受100は、従来のものと比較して、絶縁層4の沿面距離が長くなり、沿面放電をより起こりにくくすることができる。したがって、本実施形態に係る絶縁軸受100は、従来のものよりも、軸受内部に沿面放電に起因する電流が流れにくくなり、高電圧がかかる環境下であっても、長期間劣化することなく使用することができる。   As described above, the insulating bearing 100 according to this embodiment has a creepage distance of the insulating layer 4 that is longer than that of the conventional bearing, and can make creeping discharge less likely to occur. Therefore, the insulated bearing 100 according to the present embodiment is less likely to flow current due to creeping discharge inside the bearing than the conventional bearing, and is used without deterioration for a long time even in an environment where high voltage is applied. can do.

ここで、外輪2の厚さを薄くし、第1の角部18がハウジング40のごく近くとなるようにして、段部10の総長さ、すなわちa+bと、当該段部10において沿面放電が生ずる電圧(以下「沿面放電電圧」という。)との関係について実験を行った結果を図3に示す。
図3から分かるとおり、a+bと沿面放電電圧とは正の線形関係となっており、a+bが大きいほど沿面放電電圧が高くなっている。実際の軸受において、a+bの値をどの程度とするのかは、軸受のサイズや軸受にかかる電圧の高さ等に応じて適宜設計すればよい。
Here, the outer ring 2 is reduced in thickness so that the first corner 18 is very close to the housing 40, and the total length of the stepped portion 10, that is, a + b, and creeping discharge occurs in the stepped portion 10. FIG. 3 shows the results of experiments conducted on the relationship with voltage (hereinafter referred to as “creeping discharge voltage”).
As can be seen from FIG. 3, a + b and the creeping discharge voltage have a positive linear relationship, and the creeping discharge voltage increases as a + b increases. In an actual bearing, the value of a + b may be appropriately designed according to the size of the bearing, the voltage level applied to the bearing, and the like.

再び図2を参照して、本実施形態においては、第2の面17が、径方向に対して角度θだけ傾斜する構成となっているが、当該角度θは、外輪の幅や軸受にかかる電圧の高さ等に応じて適宜選択することができる。
第2の面17が径方向と平行、すなわち、θ=0度の場合を含め、θが0度以上であれば、第2の角部19及び第3の角部20の角度(劣角の方を指す)が鋭角とならず、これらの角部における応力集中による強度の低下が避けられるとともに、これらの角部における電界集中も緩和されるので、θは0度以上であることが好ましい。そして、θをより大きくすると上記の観点からは更に好ましいが、θをあまり大きくすると、第2の角部19が第1の角部18側に接近し、それに伴って、段部10における絶縁層4の沿面距離が短くなり、好ましくない。
以上の点から、θは、0度≦θ≦45度の範囲であることが好ましい。
Referring to FIG. 2 again, in the present embodiment, the second surface 17 is configured to be inclined by an angle θ with respect to the radial direction. The angle θ depends on the width of the outer ring and the bearing. It can be appropriately selected according to the voltage level or the like.
If the second surface 17 is parallel to the radial direction, that is, if θ is 0 degree or more, including the case where θ = 0 degree, the angles of the second corner part 19 and the third corner part 20 (subordinate angle) Is not an acute angle, and a decrease in strength due to stress concentration at these corners is avoided, and electric field concentration at these corners is also alleviated, so that θ is preferably 0 ° or more. Further, if θ is made larger, it is more preferable from the above viewpoint, but if θ is made too large, the second corner portion 19 approaches the first corner portion 18 side, and accordingly, the insulating layer in the step portion 10. The creepage distance of 4 becomes short, which is not preferable.
From the above points, θ is preferably in the range of 0 ° ≦ θ ≦ 45 °.

次に、本発明の第2の実施形態を、図4を用いて説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る絶縁軸受110の内輪1を示す断面図である。 本実施形態は、第1の実施形態と比較して、絶縁軸受110の内輪1に絶縁層4及び段部10を設けている点が異なっている。図4を参照して、内輪1は、転走面25、外周面22、内周面23、軸方向端面24を有し、転走面25と接するように図示しない転動体(ボール)が配置される。また、4は、内輪1の表面に形成された絶縁層である。内輪1の内周面23は、絶縁層4を介して電気モータのロータ等に固着された軸41に接している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the inner ring 1 of the insulated bearing 110 according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that an insulating layer 4 and a stepped portion 10 are provided on the inner ring 1 of the insulating bearing 110. Referring to FIG. 4, inner ring 1 has rolling surface 25, outer peripheral surface 22, inner peripheral surface 23, and axial end surface 24, and a rolling element (ball) (not shown) is disposed so as to be in contact with rolling surface 25. Is done. Reference numeral 4 denotes an insulating layer formed on the surface of the inner ring 1. An inner peripheral surface 23 of the inner ring 1 is in contact with a shaft 41 fixed to a rotor or the like of an electric motor via an insulating layer 4.

内輪1の外周面22と軸方向端面24との間には、段部10が設けられている。当該段部10は、図2に示した第1の実施形態と同様の形状を有しており、第1の面27及び第2の面28から構成されている。第1の面27は、軸方向端面24と交わる第1の角部29から第2の面28と交わる第2の角部30に至る面であり、軸方向と略平行である。また、第2の面28は、第2の角部30から外周面22と交わる第3の角部31に至る面であり、径方向に対して角度θだけ傾斜している。
そして、本実施形態においては、内輪1の内周面23及び軸方向端面24に加え、段部10の全面、すなわち、第1の面27及び第2の面28に、絶縁層4が形成されている。絶縁層4は絶縁性のセラミックであり、内輪1の表面に溶射により形成されている。
A step portion 10 is provided between the outer peripheral surface 22 of the inner ring 1 and the axial end surface 24. The step portion 10 has the same shape as that of the first embodiment shown in FIG. 2 and includes a first surface 27 and a second surface 28. The first surface 27 is a surface that extends from the first corner portion 29 that intersects the axial end surface 24 to the second corner portion 30 that intersects the second surface 28, and is substantially parallel to the axial direction. The second surface 28 is a surface extending from the second corner portion 30 to the third corner portion 31 intersecting with the outer peripheral surface 22 and is inclined by an angle θ with respect to the radial direction.
In this embodiment, in addition to the inner peripheral surface 23 and the axial end surface 24 of the inner ring 1, the insulating layer 4 is formed on the entire surface of the stepped portion 10, that is, the first surface 27 and the second surface 28. ing. The insulating layer 4 is an insulating ceramic and is formed on the surface of the inner ring 1 by thermal spraying.

このような構成とすることにより、本実施形態に係る絶縁軸受110は、第1の実施形態のものと同様に、絶縁層4の終端部から軸41に至るまでの絶縁層4の沿面距離が、段部を備えない絶縁軸受や、段部を備えていても段部の軸方向と平行な面(第1の面)のみに絶縁層が形成された絶縁軸受と比較して、長くなっている。   By adopting such a configuration, the insulating bearing 110 according to the present embodiment has a creeping distance of the insulating layer 4 from the terminal end of the insulating layer 4 to the shaft 41 as in the first embodiment. Compared to an insulated bearing that does not have a stepped portion, and an insulating bearing that has a stepped portion but has an insulating layer formed only on the surface parallel to the axial direction of the stepped portion (first surface). Yes.

したがって、本実施形態に係る絶縁軸受110は、従来のものよりも、沿面放電が起こりにくいため、軸受内部に沿面放電に起因する電流が流れにくくなり、高電圧がかかる環境下であっても、長期間劣化することなく使用することができる。
なお、本実施形態においても、a+bの大きさや、θの大きさについて、上に述べた第1の実施形態と同様の事項が成り立つことは当業者にとって明白であろう。
Therefore, the insulating bearing 110 according to the present embodiment is less likely to cause creeping discharge than the conventional bearing, so that current caused by the creeping discharge is less likely to flow inside the bearing, and even under an environment where high voltage is applied, Can be used without long-term deterioration.
Note that it will be apparent to those skilled in the art that the same matters as in the first embodiment described above hold true for the size of a + b and the size of θ in this embodiment as well.

以上、本発明の実施形態について図面を用いて詳述してきたが、上記実施形態は単なる例示にすぎないものであり、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been explained in full detail using drawing, the said embodiment is only a mere illustration, This invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation is carried out suitably. Improvements are possible. In addition, the material, shape, dimensions, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.

例えば、各実施形態では、絶縁層が、溶射により形成されたセラミックであるが、他の絶縁材料を用いてもよく、また、溶射以外の方法によりセラミックを形成してもよい。
また、各実施形態では、外輪又は内輪の一方が段部及び絶縁層を備えているが、内輪及び外輪の両方が段部及び絶縁層を備えてもよく、そのようにすることにより、高電圧環境下での信頼性をより向上させることができる。
For example, in each embodiment, the insulating layer is a ceramic formed by thermal spraying, but other insulating materials may be used, and the ceramic may be formed by a method other than thermal spraying.
In each embodiment, one of the outer ring or the inner ring includes a stepped portion and an insulating layer, but both the inner ring and the outer ring may include a stepped portion and an insulating layer. Reliability in the environment can be further improved.

また、各実施形態では、段部が2つの面で構成されているが、3以上の面で形成するようにしてもよい。そして、段部を構成する各面の形状は、平面又は曲面のどちらであってもよく、その表面も平坦、粗面、あるいは微小な凹凸を設けたもの等、どのようなものであっても、課題解決のために何ら支障がないことは、当業者にとって自明である。
さらに、各実施形態では、転動体としてボールを用いているが、それに限らず、本発明は、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受等種々の軸受に広く適用することができる。
Moreover, in each embodiment, although the step part is comprised by two surfaces, you may make it form in three or more surfaces. The shape of each surface constituting the step portion may be either a flat surface or a curved surface, and the surface thereof may be flat, rough, or provided with minute irregularities. It is obvious to those skilled in the art that there is no problem in solving the problem.
Furthermore, although balls are used as rolling elements in each embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can be widely applied to various bearings such as cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, and self-aligning roller bearings.

本発明は、一般産業用電気モータ、電車・電気自動車・ハイブリッドカー等に搭載される車両用電気モータ、発電機、風車用増速機等に用いられる軸受のように、軸受に電圧がかかり、軸受の内部に電流が流れる可能性のある環境で用いられる絶縁軸受に好適に利用することができる。   The present invention applies a voltage to the bearing, such as a bearing used in a general industrial electric motor, an electric motor for a vehicle mounted on a train / electric vehicle / hybrid car, etc., a generator, a speed increaser for a windmill, etc. The present invention can be suitably used for an insulated bearing used in an environment where current may flow inside the bearing.

1 内輪
2 外輪
3 ボール
4 絶縁層
5 保持器
6 転走面
8 絶縁層が形成されていない部分
9 段部
10 段部
11 内周面
12 外周面
13 軸方向端面
14 軸方向と平行な面
15 径方向と平行な面
16 第1の面
17 第2の面
18 第1の角部
19 第2の角部
20 第3の角部
22 外周面
23 内周面
24 軸方向端面
25 転走面
27 第1の面
28 第2の面
29 第1の角部
30 第2の角部
31 第3の角部
40 ハウジング
41 軸
50 従来の絶縁軸受
60 従来の絶縁軸受
100 本発明の第1の実施形態に係る絶縁軸受
110 本発明の第2の実施形態に係る絶縁軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner ring 2 Outer ring 3 Ball 4 Insulating layer 5 Cage 6 Rolling surface 8 Part in which the insulating layer is not formed 9 Step part 10 Step part 11 Inner peripheral surface 12 Outer peripheral surface 13 Axial end surface 14 A surface 15 parallel to the axial direction Surface 16 parallel to radial direction First surface 17 Second surface 18 First corner 19 Second corner 20 Third corner 22 Outer peripheral surface 23 Inner peripheral surface 24 Axial end surface 25 Rolling surface 27 First surface 28 Second surface 29 First corner 30 Second corner 31 Third corner 40 Housing 41 Shaft 50 Conventional insulated bearing 60 Conventional insulated bearing 100 First embodiment of the present invention Insulated bearing 110 according to the present invention Insulated bearing according to the second embodiment of the present invention

Claims (4)

外輪の外周面及び前記外輪の軸方向端面、又は内輪の内周面及び前記内輪の軸方向端面の少なくとも一方に絶縁層が形成された絶縁軸受において、前記外輪の内周面と前記外輪の軸方向端面との間、又は前記内輪の外周面と前記内輪の軸方向端面との間の少なくとも一方に、2以上の面から構成される段部を備え、前記段部の全面に前記絶縁層が形成されていることを特徴とする絶縁軸受。   In an insulating bearing in which an insulating layer is formed on at least one of the outer peripheral surface of the outer ring and the axial end surface of the outer ring, or the inner peripheral surface of the inner ring and the axial end surface of the inner ring, the inner peripheral surface of the outer ring and the shaft of the outer ring A step portion constituted by two or more surfaces between at least one of the inner ring and an outer peripheral surface of the inner ring and an axial end surface of the inner ring, and the insulating layer is provided on the entire surface of the step portion. Insulated bearing characterized by being formed. 前記段部の総長さが1mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁軸受。   The insulated bearing according to claim 1, wherein a total length of the stepped portions is 1 mm or more. 前記段部は、軸方向と平行な面、及び径方向に対して角度θ(0度≦θ≦45度)だけ傾斜した面から構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁軸受。   The said step part is comprised from the surface parallel to the axial direction, and the surface inclined only by angle (theta) (0 degree <= theta <= 45 degree) with respect to radial direction. Insulated bearing. 前記絶縁層は、溶射により形成されたセラミック層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁軸受。   The insulated bearing according to claim 1, wherein the insulating layer is a ceramic layer formed by thermal spraying.
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